哈理工测控认识实习报告

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哈理工测控认识实习报告

一、实习的意义和目的

哈理工测控认识实习报告

认识实习是教学计划主要部分，它是培养学生的实践等解决实际问题的第二课堂, 它是专业知识培养的摇篮，也是对专业方向的直接认识与认知。实习中应该深入实际，认真观察，获取直接经验知识，巩固所学基本理论。培养我们的实践能力和创新能力，开拓我们的视野，培养专业研究中中研究、观察、分析、解决问题的能力。

认识实习是我们工科学生的一门必修课，通过认知实习，我们要对测控技术与仪器专业建立感性认识，并进一步了解本专业的学习实践环节。通过接触实际实践过程，一方面，达到对所学专业的性质、内容及其在工程技术领域中的地位有一定的认识，为了解和巩固专业思想创造条件，在实践中了解专业、熟悉专业、热爱专业。另一方面，巩固和加深理解在课堂所学的理论知识，让自己的理论知识更加扎实,专业技能更加过硬,更加善于理论联系实际。再有，通过到实验室去参观各种实践环节，为进一步学习技术基础和专业课程奠定基础。

具体，我们应该通过实习达到以下目的：了解本学院过程控制与仪器实验室、自动测试系统实验室、现代电子测量仪器实验室、传感器工艺与烧结实验室、传感器材料室、传感器薄膜工艺试验室、半导体与微电子实验室、可靠性环境实验室、光电检测技术实验室、现代光学测试技术实验室；通过参观这些实验室了解测控技术与仪器专业的研究方向与发展，对测控技术与仪器建立感性的认识。

二、实习内容

自动化仪表与过程控制

第一站我们参观的是过程控制实验室，为我们进行讲解的是测控系主任罗中明老师。罗老师在短短的一个半小时内不仅为我们讲解了测控专业B方向都有哪些特色的课程，还为我们提出了很多今后工作和生活的建议，老师教导我们要好好学习英语，并且尽可能的考研，因为就当前的形式而言，我们大学本科所学习的这些课程对我们今后的生活是远远不够的，所以我们就需要认定自己的方向，并为这个方向努力学习和钻研。言归正传，在过程控制系统实验室我们参观的主要是那里陈列的一台过程控制系统实验装置，该装置是集自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的多功能实验装置。该装置由控制对象、控制屏、计算机三部份组成，模拟了工业生产过程的四大热工参数对象，即流量对象、温度对象、压力对象以及液位对象。并且采用了标准的工业自动化仪表，可实现系统参数辩识、单回路控制、串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、解耦控制、变比值控制等多种控制形式，控制对象全部来源于工业现场，拉近了实验室与工业现场的距离，可以说，这台仪器可以作为一个大型的炼油厂的微缩模型。

关于自动化仪表

定义：自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。

分类：自动化仪表分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。

按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（很少见）；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；

根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。

组成：显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。

调节仪表可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。

执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。

这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有渗透，彼此沟通。例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压检测仪表，若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类，中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。

发展趋势：自动化仪表发展趋势是：

①、控制目标由实现过程工艺参数的稳定运行发展为以最优质量为指标的最优控制。

②、控制方法由模拟的反馈控制发展为数字式的开环预测控制；由传统的手动定值调节器、 PID调节器以及各种顺序控制装置，发展为以微型机构成的数字调节器和自适应调节器。

自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力，它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新，不断创造和形成新的行业经济增长点，同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等。数控技术趋于模块化、网络化、多媒体和智能化；CAD/CAM系统面向产品的整个生命周期；自动控制内容发展到对产品质量的在线监测与控制，设备运行状态的动态监测、诊断和事故处理、生产状态的监控和设备之间的协调控制与连锁保护，以及厂级管理决策与控制等；系统网络普遍以通用计算机网络为基础；自动化控制产品正向着成套化、系列化、多品种方向发展；以自动控制技术、数据通信技术、图象显示技术为一体的综合性系统装置成为国外工业过程控制的主导产品，现场总线成为自动化控制技术发展的第一热点；可编程控制器（PLC）与工业控制系统（DCS）的实现功能越来越接近。

传感器制作及应用

第二天我们首先来到了有关传感器的实验室，第一站是传感器工艺及烧结实验室，在这个实验室里陈列着一些制作传感器的设备，还有几台烧结机器。据说，这些机器的平均温度都能达到几千度以上。在这些机器里可以进行陶瓷烧结，还可以进行烧结焊接，对于平时外界达不到的焊接条件，在这个实验室里就可以完成。

第二站我们来到了一个“化学实验室”，这里是专门研究传感器材料的实验室，传感器材料是传感器技术的重要基础，是传感器技术升级的重要支撑。随着材料科学的进步，传感器技术日臻成熟，其种类越来越多，除了早期使用的半导体材料、陶瓷材料以外，光导纤维以及超导材料的开发，又为传感器的发展提供了物质基础。老师说，别看一个传感器那么不起眼，但是在制作他的时候他的材料一定是经过严格推敲的，否则就可能造成传感器的报废。当然配比不对，有时候也可以成就发明。据说，当年发明导电橡胶的人就是在他和他的学生们做实验的时候，一个学生将橡胶的催化剂分量加错，才偶然间制成了今天的导电橡胶。不过，偶然毕竟是偶然，我们做实验的时候还是要尽量避免这种“好运气”。

传感器之行的第三站，我们来到了传感器激光焊接实验室，在这个实验室中陈列了很多制作传感器或是由传感器制成的实验设备，从中老师给我们演示了一台激光划片机。

下面对老师的介绍和事后我所查的资料做个整理。

传感器定义: “能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器作用：人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

传感器分类：可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：

传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。

传感器特性：传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

传感器发展前景

目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

可靠性工程

参观完传感器，我们来到了可靠性测试实验室，据说，这个实验室中装有我校最贵的几台实验设备，每台的引进经费都超百万以上。教室中陈列着的三台爱斯佩克公司的温度可靠性测试设备，还有一台东陵公司的振动可靠性测试设备。其中TSA—71L型的冷热冲击试验箱可以瞬间将舱内温度由零上150摄氏度下降至零下60摄氏度，以测试温感型原件的温感系数，这台设备是一台性能非常优越的设备。

对于可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。产品的可靠性与外界环境的应力状态和对产品功能的需求密切相关。

产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性工程是为了达到系统可靠性要求而进行的有关设计、管理、试验和生产一系列工作的总和，它与系统整个寿命周期内的全部可靠性活动有关。可靠性工程是产品工程化的重要组成部分，同时也是实现产品工程化的有力工具。利用可靠性的工程技术手段能够快速、准确地确定产品的薄弱环节，并给出改进措施和改进后对系统可靠性的影响。

产品可靠与否需要通过可靠性测试，可靠性测试需要通过实验室如果产品的可靠性不高，那就需要可靠性增长。

可靠性增长是通过不断地消除产品的设计或制造中的薄弱环节，使产品可靠性随时间而逐步提高的过程。任何产品在研制初期，其可靠性和性能参数都不可能立即达到规定的要求，这是由于存在着初期设计缺陷、工程缺陷及制造上的各种缺陷。因此需要通过采取各种纠正措施，使其可靠性与性能逐步提高，知道满足要求为止。在这个过程中，由于设计、工艺、操作维护不断暴露问题，经分析与改进后，产品的可靠性和性能参数往往会随着时间不断提高，这就是可靠性增长过程。

可靠性增长是可靠性工程中的一个很重要的概念，贯穿于产品的全寿命周期。在产品的研制、生产等决定性的寿命阶段中，只有用可靠性增长技术进行分析管理和实现工程修正，才能将各种可靠性活动连成一个整体，贯穿于产品的整个寿命过程之中。实践证明，利用可靠性增长技术进行试验、分析与管理来提高产品的可靠性，是节约研制经费，缩短研制周期的有效方法。另外，对于需要进行可靠性鉴定或评定的产品，如果在研制或生产中成功地应用了可靠性增长技术，由此得到完整的失效数据，即可用于评定或验证产品的可靠性。

老师在介绍可靠性测试的时候提到了外国对于军用发动机的测试，他说，外国的测试产业是相当商业化的，军用发动机，可以事先安装于F1赛车或者民航客机上，进行商业化运作，这样做，既达到了可靠性测试的目的，又增加了商业收入，还能起到大众娱乐的目的。所以，国内的可靠性测试，不管是从手段，还是技术上，都有着向国外学习的方面。

光电测量

最后一天的行程我们来到了C方向光电信息工程的实验室，为我们讲解的是张符君老师和刘泊老师，两位老师在光学工程上的造诣深深吸引了我们，我们也发现光电信息工程是一门很有意思的学科，张老师先为我们讲解了一些光电元器件，包括光敏电阻，光敏二极管，光敏三极管，光敏传感器，光纤，psd传感器等等。下面对老师的介绍和事后我所查的资料做个整理。

光电信息

概要：光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。近年来，随着光电信息技术产业的迅速发展，对从业人员和人才的需求逐年增多，因而对光电信息技术基本知识的需求量也在增加。

光电信息技术以其极快的响应速度、极宽的频宽、极大的信息容量以及极高的信息效率和分辨率推动着现代信息技术的发展，从而使光电信息产业在市场的份额逐年增加。在技术发达国家，与光电信息技术相关产业的产值已占国民经济总产值的一半以上，从业人员逐年增多，竞争力也越来越强

光电专业发展状况：近年来，随着光电信息技术产业的迅速发展，社会对从业人员和人才需求也在逐年增加。光电信息技术以其极快的响应速度、极宽的频率、极大的信息容量以及极高的信息效率和分辨率推动着现代信息技术的发展，也使其占据的市场份额逐年增加。在美国、日本等技术发达国家光电信息技术相关产业的产值已占国民经济总产值的一半以上，从业人员逐年增多，竞争力也越来越强，所以他们积极投入资金与技术，一致看好光电产业的潜力。同样在我国光电技术的应用也有着广阔的社会发展前景、通讯、信息、生化、医疗、工业、能源等前沿领域都对光电技术求贤若渴。

三、实习心得

这一周实习很快就结束了，我觉得这种形式的参观实习非常的有意思，因为这比坐在课堂里听讲来得更为实际、直观。通过实地参观，我对测控技术与仪器这个专业有了更深的了解。我感到自己真的是学到了很多知识，不仅包括需要了解、掌握的与专业相关的知识，也提高了我在生产实践中认识、分析问题的能力。

通过这个认识实习，我感觉到作为一名工科大学生，应该更多地得到实践方面的锻炼，培养吃苦耐劳的品质和创新精神，为祖国的强大作出自己的努力！

在参观的过程中，我有不明白的地方向老师提问时，他们都能够热情地为我进行解答，这给我留下了很深的印象，由于他们的耐心讲解，我对本专业又有了更新、更深的认识。

通过这一周的认识实习，使我对我们专业的四个方向有了更进一步的了解，下面是我对这四个方面的认知。

第一，关于自动化仪表

自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。

自动化仪表分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。

按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（很少见）；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。

显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。

调节仪表可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。

发展趋势：自动化仪表发展趋势是：①、控制目标由实现过程工艺参数的稳定运行发展为以最优质量为指标的最优控制。②、控制方法由模拟的反馈控制发展为数字式的开环预测控制；由传统的手动定值调节器、 PID调节器以及各种顺序控制装置，发展为以微型机构成的数字调节器和自适应调节器。

第二，关于光电信息

光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。近年来，随着光电信息技术产业的迅速发展，对从业人员和人才的需求逐年增多，因而对光电信息技术基本知识的需求量也在增加。

第三，关于传感器

“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

第四，关于电测量技术

电测法为应力测试方法中的一种，金属电阻丝承受拉伸或压缩变形时，电阻也将发生变化。将电阻丝往复绕成特殊形状（如栅状），就可做成电阻应变片。测量前，将电阻应变片用特殊的胶合剂黏贴在欲测应变的部位，当壳体受到载荷作用发生变形时，电阻应变片中的电阻丝随之一起变形，导致电阻丝长度及截面积德改变，从而引起其电阻值的变化。可见，电阻的变化与应变有一定的对应关系。通过电阻应变仪，就可测得相应的变化。利用胡克定律或其他理论-公式，就可求得应力值。

电测时，应尽量消除产生各种测量误差的因素。例如，应变片位置的偏差，应变片与壳壁接触的紧密程度，应变片与导线的焊接质量，环境、温度的变化等。

主要研究内容：电磁参数的测量方法，测量仪器、仪表、测试系统以及非电量测量的电测技术。数字化的测量方法、模块化的仪表结构、高速的数据采集与传输及测量的自动化、智能化、虚拟化、网络化，使测量方式有了革命性的突破，仪器、仪表的功能、性能、测量速度、可靠性、使用性都有了提高与改进。

发展前景：仪器、仪表、计算机，元器件，材料，工艺设备，技术测试装置以及电力电子设备等有关研制、生产、经营部门对该方面人才的需求越来越大。

通过该实习我意识到我不应该浪费时间，应该努力学习，应把自己培养成为具有实践能力的社会所需的大学生。

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